構象異構

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構象異構(英語:Conformational isomerism,又譯結構異構構形異構,但「構形」或「構型」也是configuration、structure或constitution的翻譯)為同分異構的一種類型,指由於原子環繞於化學鍵四周,而導致結構式相同,卻具有化學構象構象異構體之差異的分子現象。

有三種效應,會使某些構象異構物較為穩定:

  1. 與骨幹相連的各組原子形成交錯(staggered)現象,這是乙烷較常以交叉方式存在的原因。
  2. 立體排斥現象也會使某些構象異構物較常發生。
  3. 極性鍵結的鍵矩(bond moments)能使某些構象異構物較穩定。
Conformers01.jpg

不同的構象異構物,會因為鍵結位置的旋轉而互相變換,且不會破壞化學鍵。以丁烷為例,其紐曼式投影(右圖)可顯示出主幹(C-C鍵)周圍各鍵結上之分子(C2及C3)之間的夾角變化。旋轉異構物指構象異構物的各形式,旋轉能障(rotation barrier)則為相互變換所需的活化能

各種構象異構物存在的比例,是依照波茲曼分佈決定:

 \frac{N_i}{N_j} = \frac{g_i}{g_j} \exp \left (\frac{-(E_i-E_j)}{RT} \right)

上式中,i與j為最高能量及最低能量;g為特定能量可產生的構象異構物數量;N為特定構象異構物的所佔分子數量。

有兩種重要的構象同分異構物型態:

  1. 線性烷烴構象(linear alkane conformation),擁有交錯式(staggered)、重疊式(eclipsed)與間扭式(gauche)。
  2. 環己烷構象(cyclohexane conformation),可分椅式(chair)及船式(boat)。

其他構象同分異構物的例子還有分子的摺疊(folding)現象,會使某些形狀較穩定,並具有某些功能。此外還有旋轉對映異構物(atropisomer)等。

參見[编辑]